CN105557411A - 一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，具体过程为：在早稻抽穗扬花期标记即将抽出的大穗，每天9:30-15:30时段于恒定胁迫温38℃条件下处理6小时，连续处理2～3天，其他时段置于低于32℃高于25℃的自然条件下，以自然条件下的结实率作对照，采用相对结实率作为耐热结实性的指标可以准确有效的鉴定区分早稻品种材料间的耐热性差异。本发明的有益效果：采用恒定胁迫温38℃，使得颖花组织的温度约为36.2℃，略高于水稻在抽穗开花期日最高温度35℃的热害临界温度，所得的胁迫处理的结实性与对照差异明显，且符合局部短时高温的灾损表现。适用于大量的耐热品种材料鉴定。

Description

一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法

【技术领域】

本发明涉及农作物种植领域，具体涉及基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，可以准确有效的鉴定区分早稻品种材料间的耐热性差异，用于品种材料耐热性鉴定评价与选育。

【背景技术】

随着全球气候变暖，局部地区短期的极端高温天气的发生频率将会进一步的增加，高温灾害导致的水稻减产日益严重，已经成为水稻高产稳产的主要限制因素之一。近年来，在我国水稻主产区的湖北、湖南、安徽、江西、四川、重庆、江苏、浙江等省市，因高温热害造成结实率严重下降，导致水稻大面积减产的情况时有发生，对我国粮食安全构成严重威胁。生产上应用的水稻品种材料繁多，并且对高温反应存在差异；选育高产优质耐热品种材料是应对花期高温热害最为重要的对策，应首先明确水稻耐热性的科学鉴定方法。

抽穗开花期是水稻对高温最敏感的时期，日最高温度35℃为水稻热害的临界温度。温度与颖花不实率呈二次曲线的关系，最适宜的温度为30-31℃，35℃持续4小时小穗颖花结实性将会明显下降。水稻植株的温度一般情况下比环境气温低，在空气温度为35℃，相对湿度为60％-75％时，颖花组织温度的测定值约为33.7℃；而温度处理为38℃时，颖花组织的温度约为36.2℃。水稻耐热性鉴定设置的温度阈值，以及高温胁迫持续时间在以前的研究中存在差异。采用日恒温为35℃，37.5℃，及40℃的处理表明，37.5℃的处理可以很好的区分水稻品种材料耐热性的差异。

采用加拿大生产的CONVIRON-PGV36型人工气候室，变温设置为30-37℃，33.5℃日平均温度，用于水稻耐热性鉴定的结果重复性好，准确可靠。在水稻主茎见穗当天进行高温胁迫处理，9:00-15:00温度控制在39-43℃，15:00以后与大气环境一致，相对湿度在70％左右，自然光照，连续处理15天可作水稻耐热性测评过程。采用智能人工气候箱，相对湿度为80％，温度设置7:00-9:00，34.5℃；9:00-14:00，38℃；14:00-16:00，34.5℃；16:00-次日7:00，31℃；在水稻花期移入前减去已经开的颖花，高温处理3天，取出时从穗顶端向下量出高温处理时期内开花的穗长度并挂牌记录，可区分不同杂交稻的耐热性。

除高温热害阈值外，胁迫持续时间的长短，两者均是热害胁迫的重要因子；另一方面危害积温(时积温)是作物高温引起热害和低温引起冷害的农业气象灾害的温度指标，并且时积温与水稻颖花结实率之间呈显著的负相关关系。以往的研究采用的热害温度阈值，及胁迫持续时间不尽相同，并且没有考虑两者的协同效应，以及水稻开花习性等因素，从而使水稻品种材料之间的耐热性鉴定结果偏差较大。为了筛选出对高温热害耐性不同的水稻品种材料，研究建立科学的耐热性鉴定方法是准确评价及利用耐热稻种质资源的关键。

【发明内容】

针对传统耐热性鉴定方法存在的缺点，本发明提供一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，包括如下的步骤：

1)播种育秧：同日播种所有待鉴定早稻品种材料，常规水育秧；

2)移栽盆准备：采用中等肥力水稻田土装盆；

3)移栽：在同日将各待鉴定早稻品种材料的秧苗分别移栽于上一步准备好的移栽盆中；

4)高温处理：抽穗扬花期，每个品种随机选取其中2盆用于高温胁迫处理，另2盆作为对照于自然条件下抽穗扬花；

5)鉴定耐热结实性：观测早稻品种高温处理与对照的颖花结实率，计算品种材料的相对结实率作为耐热结实性的指标；计算公式为：颖花结实率＝(饱粒数+秕粒数)÷(空粒数+饱粒数+秕粒数)×100％，相对结实率＝经高温处理的颖花结实率÷对照的颖花结实率×100％。

优选地，播种时间选择在3月1日左右。

优选地，步骤2)移栽盆准备的过程为：将水稻田土风干粉碎过1cm×1cm筛，每个品种准备4盆，盆为圆柱形，直径30cm，高30cm，每盆10kg，同时均匀混装0.5kg压榨花生油后产生的饼肥，装盆后加满自来水浸泡发酵15天。

优选地，步骤3)移栽，在移栽前加自来水搅均盆土，仅留泥皮水层，选择均一壮秧，秧龄3叶1心的秧苗进行移栽，每个品种材料种植4盆，每盆插2穴，每穴移栽5株秧苗。

优选地，步骤4)高温处理的过程为，于抽穗扬花期穗顶与剑叶叶耳相齐时，每盆挂标牌标记长势相当的、即将抽出的穗10个，利用人工气候室，采用远红外热风机(额定功率2000W)和自动控温系统设施调节室温，设置温度恒定为38℃，相对湿度约为80％，高温胁迫处理时积温为80～100℃h，自然光照，每天9:30～15:30时段于恒定胁迫温38℃条件下处理6小时，连续处理2～3天，其他时段置于低于32℃高于25℃的自然条件下；进一步地，高温胁迫处理时积温为90℃h。

优选地，步骤5)所述鉴定耐热结实性，自处理始20天，选取代表性挂牌标记稻穗观测，即始花时即处于高温胁迫的扬花穗；对挂牌标记穗进行考种，分别计饱粒、秕粒、空粒数；对于难于辨别的空秕粒，采用镊子分开颖壳，有胚发育即视为受精的秕粒，否则视为未受精的空粒。

优选地，本发明的方法可用于水稻品种材料间的耐热性差异评价与品种选育中，不单单是早稻品种的耐热性评价与选育。

同日播种同日移栽，这是为了试验的统一性，当然可以适当的调整播期，但也只限于15天之内，这是早稻安全成苗与适时早播实现高产之间的平衡考虑；品种材料特性之间的比较，统一前面的操作，那么差异的可比性，仅来源于材料和后期的处理而不是前期的处理。

这样各材料自身有生长期，自然对照的影响可能存在差异，但与实际生产情况中的表现一致，自然对照要求25℃到30℃之间，一般不会影响结实率；而高温处理与对照的差异，与生产中可能出现的短暂高温胁迫表现相符，灾损与耐逆的评估更有实用的价值。

为了试验方法的严谨，以及试验结果的准确，要求每个品种材料种植4盆，随机取2盆进行处理，另外2盆作为对照。当然，每个品种材料种植盆数、试验盆数与对比盆数可以根据实验目的和需要进行选择。2013年与2014年我们对120个品种进行比较时只采用2盆，处理和对照共240盆，试验效果相当，品种在年际的表现相似。

本发明提供的基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法具有如下的优点：

1、适于大量的耐热品种材料鉴定。

2、该方法主要用于鉴定双季稻区早稻抽穗扬花期品种材料的耐热性。

3、采用的空气环境恒定胁迫温为38℃，使得颖花组织的温度约为36.2℃，略高于水稻在抽穗开花期日最高温度35℃的热害临界温度，易于控制，操作简单。

4、采用的高温胁迫时积温为90℃h，简单明确，易于控制。

5、本发明所得的高温胁迫处理的结实性与对照差异明显，且符合生产实际中局部短期高温的灾损表现。

【附图说明】

图1为不同温度胁迫条件下水稻品种的颖花结实率。

图2为时积温与不同水稻品种颖花相对结实率之间的关系。

【具体实施方式】

下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。

实施例

对广西部分早稻品种材料进行耐热性鉴定

1)播种育秧：同日播种所有待鉴定早稻品种材料，供试材料采用3个：超级稻品种两系籼型杂交稻桂两优2号，优质高产三系籼型杂交稻良丰优339，国际公认的耐热品种籼型常规稻N22；时间为3月1日；

2)移栽盆准备：在广西农业科学院水稻研究所(22°51′N，108°14′E)作早稻(3-7月)进行，采用中等肥力田块水稻土装盆；采用内直径30cm，高30cm塑料盆进行盆栽，土壤采自水稻田(有机质27.2g/kg，全氮2.1g/kg，碱解氮85mg/kg，速效磷30mg/kg，速效钾73mg/kg)，经晒干粉碎过筛后每盆用量10kg，每盆施用尿素10g(以5:3:2比例作基肥分蘖肥穗肥三次施入)，过磷酸钙5g(作基肥一次性施入)，氯化钾10g(以5:5比例作基肥分蘖肥两次施入)；同时均匀混装0.5kg压榨花生油后产生的饼肥，装盆后加满自来水浸泡发酵15天。

3)移栽：同日移栽；移栽前加自来水搅均盆土，仅留泥皮水层，选择均一壮秧，秧龄3叶1心，每盆插2穴，每穴移栽5株秧苗；

4)高温处理：抽穗扬花期，于抽穗扬花期穗顶与剑叶叶耳相齐时，每盆挂标牌标记长势相当即将抽出的穗10个；高温处理利用人工气候室，采用远红外热风机(额定功率2000W)和自动控温系统设施调节室温，设置恒定35℃和恒定38℃两个高温处理，相对湿度约为80％，自然光照，每天9:30～15:30时段于恒定胁迫温38℃条件下处理6小时，连续处理3天，其他时段置于低于32℃高于25℃的自然条件下；每个品种随机选取其中10盆用于高温胁迫处理，用2盆作为对照于自然条件下抽穗扬花；挂牌标记主分蘖穗(或强势穗)，自始花起，搬入人工气候室，高温持续处理天数2天、4天、6天、8天、10天，并以室外作为对照CK。

5)鉴定耐热结实性：观测早稻品种高温处理与对照的颖花结实率，自处理始20天，选取代表性挂牌标记稻穗观测，即始花时即处于高温胁迫的扬花穗；对挂牌标记穗进行考种，分别数计饱粒、秕粒、空粒数；对于难于辨别的空秕粒，采用镊子分开颖壳，有胚发育即视为受精的秕粒，否则视为未受精的空粒。计算品种材料的相对结实率作为耐热结实性的指标；计算公式为：颖花结实率＝(饱粒数+秕粒数)÷(空粒数+饱粒数+秕粒数)×100％，相对结实率＝经高温处理的结实率÷对照的结实率×100％。

$K=\±\underset{1=1}{\overset{n}{\Σ}}(Ti-To)\mathrm{\Δ}t$

K为高温危害时积温，To为高温危害的临界温度，Ti为危害过程的逐时温度，n为持续天数，Δt为持续时间。

本文试验数据表明，时积温与水稻颖花相对结实率之间呈负指数关系，而经公式推导表明，采用时积温为90℃h；即每天9:30-15:30温度恒定连续处理6小时，相对湿度约为80％，35℃连续处理5天，38℃连续处理3天，水稻品种相对结实率降低至50％左右，胁迫程度适中，适合用于区分品种间的耐热性差异。

采用38℃连续处理3天比35℃连续处理5天的高温胁迫模式更能吻合水稻的开花习性。基于时积温90℃h的测算，只需要38℃连续处理3天，此时品种相对结实率处在50％左右，可方便区分品种间耐热性的差异。由于这种高温胁迫处理的危害时积温为90℃h，相对结实率下降明显，约减半，以相对结实率为指标可以科学有效地用于鉴定水稻品种间耐热性的差异。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)播种育秧：同日播种所有待鉴定早稻品种材料，常规水育秧；

2)移栽盆准备：采用中等肥力水稻田土装盆；

3)移栽：在同日将各待鉴定早稻品种材料的秧苗分别移栽于上一步准备好的移栽盆中；

4)高温处理：抽穗扬花期，每个品种随机选取其中2盆用于高温胁迫处理，另2盆作为对照于自然条件下抽穗扬花；

5)鉴定耐热结实性：观测早稻品种高温处理与对照的颖花结实率，计算品种材料的相对结实率作为耐热结实性的指标；计算公式为：颖花结实率＝(饱粒数+秕粒数)÷(空粒数+饱粒数+秕粒数)×100％，相对结实率＝经高温处理的颖花结实率÷对照的颖花结实率×100％。

2.根据权利要求1所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤1)中，播种时间为3月1日左右。

3.根据权利要求1所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤2)中，选择中等肥力水稻田土，每盆装入土10kg，同时均匀混入0.5kg压榨花生油后产生的饼肥。

4.根据权利要求1所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤3)中，每个品种材料种植4盆，每盆插2穴，每穴移栽5株秧苗。

5.根据权利要求1所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤3)中，选择均一壮秧，秧龄3叶1心。

6.根据权利要求1所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤4)中，高温处理的温度恒定为38℃，高温胁迫处理时积温为80℃h～100℃h。

7.根据权利要求6所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤4)中，高温胁迫处理时积温为90℃h。

8.根据权利要求1所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：在步骤5)中，自处理始20天后，选取代表性挂牌标记稻穗观测，有胚发育即视为受精的秕粒，否则视为未受精的空粒。

9.权利要求1～8任一项所述的一种基于时积温鉴定早稻抽穗扬花期耐热结实性的方法，其特征在于：该方法在水稻品种材料间的耐热性差异评价与品种选育中的应用。